近几十年来,H-ZSM-5沸石负载的Ga(Ga/H-ZSM-5)一直是用于丙烷无氧脱氢(PDH)的选择性催化剂,但其反应机理仍是一个值得探讨的问题。特别地,人们尚未建立在反应条件下催化剂上存在的各种Ga物种与PDH活性之间的关系。
鉴于此,北京大学徐冰君报道了测定了不同Si/Al和Ga/Al比的Ga/H-ZSM-5样品上Ga+-H+对位和孤立Ga+位的本征PDH速率和活化能。
文章要点
1)研究发现,PDH中Ga+−H+对位点的周转频率比孤立Ga+位点的周转频率高出15倍。结合双位模型,实验测得Ga+−H+对位点和孤立Ga+位点的PDH活化能分别为90.8±1.5和117±4.7 kJ mol−1。这些结果表明,Ga+−H+对位点具有比孤立Ga+位点高得多的活性。
2)研究发现,GaHx分解生成H2的活化能比PdH对Ga物种的活化能高40−60 kJ mol-1,表明GaHx分解不是PDH反应的一部分。此外,虽然Brnsted酸和Ga中心都与丙烷相互作用,但傅立叶变换红外光谱结果表明,在Ga/H-ZSM-5催化剂上,烷基机理更有可能发生在PDH中。
参考文献
Yong Yuan, et al, Understanding the Correlation between Ga Speciation and Propane Dehydrogenation Activity on Ga/H-ZSM‑5 Catalysts, ACS Catal. 2021
DOI: 10.1021/acscatal.1c01497
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c01497